Ici sur Terre, tout est soumis à la gravité - cela fait tomber les objets au sol et les rivières coulent des hauteurs vers la mer. Nous savons ce qui se passerait sans elle, grâce à des images d'astronautes flottant autour de leur vaisseau spatial. Mais pourrions-nous concevoir une machine anti-gravité, quelque chose qui ferait tomber les objets vers le haut, les océans lévitent, et les bateaux flottent à l'envers ?

Plusieurs mondes imaginaires représentent ce concept, comme celui de Pirates des Caraïbes 3 , où le capitaine Jack Sparrow parvient à faire flotter son navire sous un océan où "le haut est le bas". Dans le manga Une pièce , les aventuriers explorent une mer au-dessus des nuages. Cela pourrait-il arriver dans le monde réel ?

Pendule inversé

Au début du 20e siècle, une expérience étonnante a été réalisée. Il utilisait un pendule similaire à celui utilisé par le professeur Tournesol dans les bandes dessinées "Tintin", ressemblant à une tige rigide avec un poids à la fin. Lorsque le pendule est inversé verticalement, avec le poids en haut, on s'attendrait à ce qu'il retombe à la moindre perturbation. Mais si on fait vibrer le pendule verticalement, il restera dans la position à l'envers. Le pendule reste inversé, défier la gravité. N'importe qui peut faire cette expérience à la maison, à l'aide d'un simple haut-parleur ou d'une scie sauteuse pour faire vibrer le pendule. Une chaîne de pendules liés les uns aux autres peut également être stabilisé à l'envers. Avec suffisamment de vibrations, il serait même théoriquement possible de faire tenir une corde en l'air comme un tour de magie, mais sans ruse ! Cependant, en pratique, il est difficile d'atteindre une vitesse de vibration suffisamment rapide pour cette version de l'expérience.

Le lauréat du prix Nobel de physique Pyotr Kapitza a trouvé l'explication de ce phénomène dans les années 1950. C'est un effet dynamique - les vibrations agissent comme une force stabilisatrice sur le poids du pendule pour le maintenir en équilibre. Cette force peut être trouvée mathématiquement à partir de corrélations entre la vibration du point de suspension reliant le moteur et le pendule et la position du pendule.

Liquides à l'envers ?

L'expérience quotidienne nous montre que le liquide ne reste pas non plus inversé :lorsque la vapeur se condense sur un couvercle de casserole ou lorsque vous peignez un plafond, des gouttelettes se formeront et finiront par tomber.

Mais quand on fait vibrer le plafond verticalement, on observe que ces gouttelettes pendantes sont réabsorbées dans la couche de liquide, qui s'aplatit comme si la gravité était inversée. C'est le même phénomène à l'œuvre que pour le pendule. La vibration des gouttelettes suspendues crée une force ascendante, s'opposer à leur masse. Avec suffisamment de vibrations, toute la couche liquide reste stable.

Qu'arrive-t-il à un objet placé dans un liquide en lévitation ?

Lorsqu'un objet est immergé dans un liquide, son comportement dépend de sa densité. Un objet moins dense que le liquide flottera à la surface, tandis qu'un plus dense coulera. C'est pourquoi, par exemple, une bulle d'air au fond d'un seau d'eau flottera à la surface (car l'air est moins dense que l'eau à pression atmosphérique). Cependant, au début de la course à l'espace, un phénomène étrange a été observé. Les bulles de gaz dans le carburant de fusée couleraient plutôt que de flotter à la surface sous l'effet des vibrations pendant le vol, ce qui pourrait avoir des conséquences graves. Des études approfondies effectuées sur ce phénomène étrange ont révélé que les oscillations des bulles causées par la vibration de la fusée entraînaient une force descendante, contre le principe d'Archimède.

Cette expérience peut être facilement reproduite avec un récipient rempli d'un liquide que l'on fait vibrer. Vous pouvez utiliser une seringue pour créer des bulles dans le liquide et contrôler leur mouvement en modifiant la fréquence de vibration du bain.

Si vous injectez plus d'air, il est même possible de remplir tout le fond du récipient, faisant ainsi léviter le liquide sur un coussin d'air. Cela peut sembler paradoxal mais, comme avec le pendule ou les couches liquides, la vibration stabilise le liquide et l'empêche de se déplacer. Comme il ne peut pas laisser l'air s'échapper, il reste en suspension. Plus la couche de liquide est grande, la vibration la plus énergique est requise. Notre vibromasseur nous a permis de soulever un demi-litre de liquide. Encore loin d'un océan, mais assez pour créer un monde miniature avec lequel jouer !

Monde à l'envers

Maintenant que le décor est en place, il est temps d'imaginer à quoi ressemblerait la vie dans un tel monde. Pourrions-nous nager ou flotter sous cet océan ? La réponse est loin d'être évidente, mais il semblerait que nous pourrions, tout comme on pourrait flotter dessus ! En flottant, il n'y a absolument aucune différence entre être au-dessus ou en dessous du liquide. La source de cette « anti-gravité » est la même :la vibration. Sur une surface qui ne devrait pas exister, il stabilise les flotteurs qui n'ont rien à faire là-bas. Les effets originaux des vibrations sur les liquides sont encore largement inexplorés et ont de nombreuses applications potentielles. Les vibrations peuvent fournir de l'énergie aux liquides de manière différenciée, manière localisée, sans avoir besoin d'un contact direct. À l'avenir, cela pourrait être utilisé pour déplacer l'équilibre pour le dessalement, par exemple, ou pour séparer des mélanges de liquides, ainsi que des éléments mélangés aux liquides, pour le traitement des eaux usées et le nettoyage des déversements d'hydrocarbures, par exemple.

Il est, tout d'abord, une invitation à votre imagination. De telles expériences font rêver de bateaux se croisant sans se voir, ou un ciel plein de voiliers. Il suffit de faire sauter Archimède de son bain ou de renverser complètement la baignoire.

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.